Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Vorwiderstände für LED Matrix mit UDN2981


von Chris K. (dexter86)


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Hallo,

Ich bin gerade an einem Qlocktwo nachbau und aktuell mit der LED Matrix 
beschäftigt. Dies ist bereits fertiggestellt und ich baue jetzt die 
beiden Multiplexer für Annodenseite und Kathodenseite.

Jetzt (etwas spät nachdem ich den Annodenmultiplexer schon gebastelt 
habe) fällt mir auf, dass ich noch gar nicht weiß wie ich das mit den 
Vorwiderständen lösen kann.

Die LEDs in der Matrix teilen sich in einer Zeile die Annode und in 
einer Spalte die Kathode. Das Multiplexing soll Spaltenweise ablaufe 
d.H. es wird immer das Muster für die Annoden(Zeilen) festgelegt und 
dann über die Kathoden(Spalten) iteriert. Sodass also immer eine Spalte 
nach der anderen angezeigt wird.

Bei dem Nachbauprojekt das ich irgendwann mal als Grundlage genommen 
hatte wurde das genauso gemacht und die Vorwiderstände wurden auf 
Kathodenseite angebracht. Jetzt ist mir dabei was aufgefallen, bitte 
korrigiert mich wenn das falsch ist.

Wenn ich einen Widerstand für eine Spalte festlege sodass ca. 20ma bei 
einer LED fließen, dann werden die LEDs dunkler werden je mehr in der 
Spalte gerade an sind. D.h. die Helligkeit hängt von der Anzahl der 
einegschalteten LEDs ab, da sich die LEDs einer Spalte den Strom teilen 
müssen?

Meine Frage ist, komme ich irgendwie drumrum die Widerstände an die 
Annodenseite zu bauen, da die Platine schon fertig ist? Brauche ich bei 
den UDN2981A überhaupt vorwiderstände? Ich habe das Datenblatt nicht 
richtig verstanden, da das immer so sehr stichpunktartig gehalten ist 
deswegen ist mir nicht ganz klar wieviel von der Spannung die ich anlege 
an den 8 ausgängen wieder zur Verfügung steht. Wird die angelegte 
Spannung durch 8 geteilt oder nur durch die verbrauchenden ausgänge?

All diese ungeklärten Anfängerfragen haben jetzt erstmal zu einem 
Baustopp geführt :-D

von MaWin (Gast)


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> Wenn ich einen Widerstand für eine Spalte festlege sodass ca. 20ma bei
> einer LED fließen, dann werden die LEDs dunkler werden je mehr in der
> Spalte gerade an sind.

Du brauchst also die Widerstände in den Zeilen, die in den Spalten lässt 
du weg.

Und nicht für 20mA, sondern für 20mA * Spaltenanzahl.

Und wenn du nicht umlöten willst, vertausche einfach in deinem Programm 
Zeilen und Spalten.

Das geht, so lange die 20mA * Multiplexanzahl nicht > dem Maximalen 
Pulsstrom der LED ist.

von Teo D. (teoderix)


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MaWin schrieb:
> Das geht, so lange die 20mA * Multiplexanzahl nicht > dem Maximalen
> Pulsstrom der LED ist.

Die Dauer nicht vergessen, max. meist bei 0,1mSec und 1:10
Heißt: max. Puls 0,1mSec, min. Pause 1mSec.

von Edgar F. (edgarfalke)


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Hallo Chris,
ich bin neu im Forum und absoluter Neuling auf dem  µC Gebiet.
So viel ich vom Multipexverfahren für LED-Matrix mitbekommen habe, wird
die Matrix mit hoher Frequenz getaktet.
Durch die  beiden Treiber 2803 und 2981 ist an der Kathode immer L und 
an der Anode immer H.
Bei ungleicher Last an einer Spalte leuchten die LED durch die 
Vorwiderstände unterschiedlich hell.
Warum nimmst Du statt der Vorwiderstände keine Zenerdioden, die haben 
auch bei ungleichen Strömen immer den gleichen Spannungsabfall.
Die Zenerspannung iat wie folgt zu ermitteln.
Versorgungsspannung 5V-
Durchlassspannung Treiber 0,7V
Uf Leuchtdiode je nach Typ 1,6-3,1V
Fallbeispiel LED GAP gelb UF 2,1 V
Sperrspannung ZDi = 5V-(2x0,7V +2,1V.)= 1,5V.
Es müßte also eine Zenerdiode mit einer Sperrspannung von 1,5V sein.
Die gibt es nicht, stattdessen kannst Du 2 in Reihe geschaltete 1N4148
nehmen; bei der fallen 2 x0,7V =1,4 V ab, das paßt.
Kathode der Diode an H (Ausgang 2981) legen.
Wenn  Du die beiden Treiber an 10V legst,brauchst Du eine ZD mit 6,5V.
Handelsüblich sind 5,6 und 6,8V, probieren.
MfG
Edgar

von Edgar F. (edgarfalke)


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Hallo  Chrsi,
Du willst ja den Spannungabfalll der 1N4148 in Durchlassrichtung nutzen,
daher richtig Anode an + und Kathode an -. Das vorher gesagte ist in 
diesem Fall falsch
Edgar

von MaWin (Gast)


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> Warum nimmst Du statt der Vorwiderstände keine Zenerdioden, die haben
> auch bei ungleichen Strömen immer den gleichen Spannungsabfall.
> Die Zenerspannung iat wie folgt zu ermitteln.
> Versorgungsspannung 5V-
> Durchlassspannung Treiber 0,7V
> Uf Leuchtdiode je nach Typ 1,6-3,1V

Was ist das für ein abstruses Geschreibsel ?

Volksverarschung um zu schauen ob wenigstens Anfänger zu blöd sind und 
darauf hereinfallen ?

> Fallbeispiel LED GAP gelb UF 2,1 V

Natürlich nicht, eine LED hat keine definierte Spannung,
sondern irgendwas um 2.1V, also vielleicht 1.9 oder 2.3
beim Nominalstrom von 20mA.

MAN SCHLIESST KEINE LED AN EINE SPANNUNG AN, sondern
schickt einen Strom hindurch und ERLAUBT ungefähr so
einen Spannungsabfall wie im Datenblatt.

von Edgar F. (edgarfalke)


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Hallo Mavin,
Du solltest mal bei Knigge Nachhilfeuntericht nehmen.
Ein Fallbeispiel ist eine angenommene Situation.
Edgar

von Chris K. (dexter86)


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MaWin schrieb:

> Du brauchst also die Widerstände in den Zeilen, die in den Spalten lässt
> du weg.
>
> Und nicht für 20mA, sondern für 20mA * Spaltenanzahl
Wieso das? Wenn ich die Widerstände in den Zeilen hätte, wäre ja pro UDN 
Ausgang immer nur eine einzige LED an die jeweils ihren eigenen 
Vorwiderstand hätte. Müssste ich das dann nicht für nur eine LED 
dimensionieren.
>
> Und wenn du nicht umlöten willst, vertausche einfach in deinem Programm
> Zeilen und Spalten.

Wenn ich die Widerstände an den Kathoden lasse und durch die Zeilen 
statt durch die Spalten iteriere habe ich das Problem dass bei 11 
potentiell angeschalteten LEDs einer Zeile insgesamt 220mA 
zusammenkommen. Ein Ausgang des UDN verpackt aber nur 120mA. Und wenn 
ich den Widerstand für 20mA * Spaltenanzahl berechne hätte ich nicht das 
Problem dass die LED durchbrennt wenn ich nur eine eingeschaltet habe?

> Das geht, so lange die 20mA * Multiplexanzahl nicht > dem Maximalen
> Pulsstrom der LED ist.

Wie heißt der "maximale Pulsstrom" der LED im Datenblatt? Könnte das 
"Peak Current" sein?

von Chris K. (dexter86)


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Ist der Vorschlag mit der Zenerdiode von Edgar jetzt eine Alternative 
oder funktioniert das gar nicht?

von Falk B. (falk)


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@ Edgar Falke (edgarfalke)

>So viel ich vom Multipexverfahren für LED-Matrix mitbekommen habe, wird
>die Matrix mit hoher Frequenz getaktet.

Ja.

>Durch die  beiden Treiber 2803 und 2981 ist an der Kathode immer L und
>an der Anode immer H.

Fast. Der Vorwiderstand ist noch dazwischen.

>Bei ungleicher Last an einer Spalte leuchten die LED durch die
>Vorwiderstände unterschiedlich hell.

Nein! Denn die Vorwiderstände bzw. Konstantstromquellen sitzen NICHT in 
der gemultiplexten Dimension! Wenn man es richtig macht. Siehe 
LED-Matrix.

>Warum nimmst Du statt der Vorwiderstände keine Zenerdioden, die haben
>auch bei ungleichen Strömen immer den gleichen Spannungsabfall.

Lies was über das Thema LED, dann weißt du warum. Und bitte keine 
Grundlagendiskussion, die kannst DU mit deinem Wissenstand nicht führen. 
Ist einfach so.

>Wenn  Du die beiden Treiber an 10V legst,brauchst Du eine ZD mit 6,5V.
>Handelsüblich sind 5,6 und 6,8V, probieren.

Hör auf solche "Tips" zu geben, damit machst du dich in Null Komma Nix 
lächerlich.

von Falk B. (falk)


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@ Chris K. (dexter86)

>Ist der Vorschlag mit der Zenerdiode von Edgar jetzt eine Alternative

NEIN!

>oder funktioniert das gar nicht?

Eben!

von MaWin (Gast)


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Chris K. schrieb:
> Müssste ich das dann nicht für nur eine LED
> dimensionieren.

Ja, aber die LED muss x mal heller leuchten.

> Könnte das "Peak Current" sein?

Genau.

> Ein Ausgang des UDN verpackt aber nur 120mA.

Du merkst also, das Multiplex doch Anfkrderungen stellt.
Vielleicht reicht dir ja die Helligkeit von im Mittel mit 10mA 
durchflossenen LEDs, macht 110mA Pulsstrom, der natürlich nut 1/11 der 
Zeit fliessen darf, sonst brennt die LED durch.

von edgarfalke (Gast)


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Hallo falk,
ich lerne gerne noch dazu
warum funktioniert das Verwenden einer ZD bei einer LED, die mit 
Lögig-ICs angesteuert wird, bei mir einwandfrei und warum soll es bei 
einer LED-Matrix im Multiplexverfahren nicht funktionieren?

Soweit ich weiß, haben der 2981 und 2803 high Eingänge,so daß im Ausgang
stets ein getakteter Gleichtrom  (- beim 2803 + beim 2981)anliegt.
Da ich vor dem gleichen Problem wie Chris stehe, interessirt  mich der 
Grund für "eben" schon sehr.
Kläre doch bitte einen Unwissenden darüber auf.

MfG
Edgar

von Falk B. (falk)


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@edgarfalke (Gast)

>warum funktioniert das Verwenden einer ZD bei einer LED, die mit
>Lögig-ICs angesteuert wird, bei mir einwandfrei

Tut es nicht, es ist nur eine Verkettung günstiger Umstände.

>Kläre doch bitte einen Unwissenden darüber auf.

Das ist gefühlt 1 Million mal passiert. Lies den Artikel LED sowie 
die dort verlinkten Beiträge aus dem Forum.

Kurzform. Die Toleranzen der Flußspannung kann man nur solide durch 
ausreichend große Vorwiderstände oder Konstantstromquellen ausgleichen. 
Alles andere ist Zufall, Glück, Murks.

von edgarfalke (Gast)


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Hallo Chris,
meine Frage:
>warum funktioniert bei mir das Verwenden einer ZD bei einer LED
Deine Antwort
Tut es nicht, es ist nur eine Verkettung günstiger Umstände.
Anmerkung von mir:
Es sind immerhin 12 LRD mit ZDs die es seit 20 Jahren einwandfrei tun.
Etwas viel Glück oder doch eine genaue Anpassung beider Komponenten ?
Meine Frage:
warum soll es nicht funktionieren ?
Deine Antwort:
Das ist gefühlt 1 Million mal passiert. Lies den Artikel LED sowie
die dort verlinkten Beiträge aus dem Forum.
Anmerkung: Also nur gefühlt, nicht probiert, nicht gemessen
aber der Theorie geglaubt. Tja !!!!

Nach der Theorie kann eine Hummel wegen des Verhältnis vom Körpergewicht 
zu den Flügeln nicht fliegen, sie weiß nichts davon und fliegt trotzdem

Fazit: Es funktioniert, die Spannung am Ausgang der Zenerdiode muss der 
oberen Durchlass-Spannung der LED entsprechen,
deren Toleranz wird verkraftet.
Es dürfen nur LED hoher Qualität mit einer engen Toleranz der 
Durchlass-Spannung verwendet werden.
Beide Komponenten  sehr sorgfältig anpassen und probieren, probieren-

Mit freundlichem Gruß
Edgar

von edgarfalke (Gast)


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Hallo Chris,
meine Frage:
>warum funktioniert bei mir das Verwenden einer ZD bei einer LED
Deine Antwort
Tut es nicht, es ist nur eine Verkettung günstiger Umstände.
Anmerkung von mir:
Es sind immerhin 12 LED mit ZDs die es seit 20 Jahren einwandfrei tun.
Etwas viel Glück oder doch eine genaue Anpassung beider Komponenten ?
Meine Frage:
warum soll es nicht funktionieren ?
Deine Antwort:
Das ist gefühlt 1 Million mal passiert. Lies den Artikel LED sowie
die dort verlinkten Beiträge aus dem Forum.
Anmerkung: Also nur gefühlt, nicht probiert, nicht gemessen
aber der Theorie geglaubt. Tja !!!!

Nach der Theorie kann eine Hummel wegen des Verhältnis vom Körpergewicht 
zu den Flügeln nicht fliegen, sie weiß nichts davon und fliegt trotzdem

Fazit: Es funktioniert, die Spannung am Ausgang der Zenerdiode muss der 
oberen Durchlass-Spannung der LED entsprechen,
deren Toleranz wird verkraftet.
Es dürfen nur LED hoher Qualität mit einer engen Toleranz der 
Durchlass-Spannung verwendet werden.
Beide Komponenten  sehr sorgfältig anpassen und probieren, probieren-

Mit freundlichem Gruß
Edgar

von Fox Mulder (Gast)


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edgarfalke schrieb:
> Nach der Theorie kann eine Hummel wegen des Verhältnis vom Körpergewicht
> zu den Flügeln nicht fliegen, sie weiß nichts davon und fliegt trotzdem

Diese Anekdote ist genau so falsch wie deine "Lösung" mit Z-Dioden 
elektrotechnisch deneben liegt. Zu viele Nachteile als Vorteile, als 
Zugabe noch "...probieren, probieren...". So was kommt raus wenn man die 
Funktion der Schaltung nicht wirklich versteht und so lange bastelt und 
probiert bis es zu funktionieren scheint. Und nur weil es dann doch 
leuchtet bedeutet nicht das es dann auch zum Nachbauen taugt.

Und zurück zur Hummel, hätte die nämlich starre Tragflächen dann könnte 
die wirklich nicht so fliegen. Aber die Hummel war schlau und hat sich 
biegsame Flügel besorgt und kann so mindestens das doppelte ihres 
Körpergewichts tragen. Daher beschreibt man eine Hummel auch eher als 
Hubschrauber und nicht als Flugzeug.

Na, da kuckste.

von Falk B. (falk)


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@edgarfalke (Gast)

Erstmal solltes du dich mit dem Zitieren befassen, deine Antworten sind 
nahezu unlesber.

http://www.afaik.de/usenet/faq/zitieren/

>>Tut es nicht, es ist nur eine Verkettung günstiger Umstände.
>>Anmerkung von mir:
>Es sind immerhin 12 LRD mit ZDs die es seit 20 Jahren einwandfrei tun.
>Etwas viel Glück oder doch eine genaue Anpassung beider Komponenten ?

Jaja, du bist der Tesla des 21. Jahrhunderts.

>Anmerkung: Also nur gefühlt, nicht probiert, nicht gemessen
>aber der Theorie geglaubt. Tja !!!!

Du bist der Held. Klar, im Artikel sind ja auch KEINERLEI Messwerte und 
praktische Messungen und Betrachtungen und DU bis NATÜRLICH schlauer als 
1000 Forumsteilnehmer hier, vor allem schlauer als die, die mit Strom 
ihre Brötchen verdienen.

>Nach der Theorie kann eine Hummel wegen des Verhältnis vom Körpergewicht
>zu den Flügeln nicht fliegen, sie weiß nichts davon und fliegt trotzdem

>Fazit: Es funktioniert, die Spannung am Ausgang der Zenerdiode muss der
>oberen Durchlass-Spannung der LED entsprechen,
>deren Toleranz wird verkraftet.

Du laberst Blech. Weil deine Konstruktion mit einer Handvoll LEDs unter 
günstigen Umständen halt funktioniert. Bau das mal in 100.000er 
Stückzahlen und deutlich wechselnden Umweltbedingungen (Temperatur), 
dann reden wir weiter.

>Es dürfen nur LED hoher Qualität mit einer engen Toleranz der
>Durchlass-Spannung verwendet werden.
>Beide Komponenten  sehr sorgfältig anpassen und probieren, probieren-

Klar, probieren ist natürlich DEUTLICH wissenschaftlicher als 
nachdenken.
Andere Leute wissen um die Tolerenzen, nehmen einen passenden 
Vorwiderstand oder konstantstromquelle und müssen nicht ewig und drei 
Tage rumfummeln, einstellen und sonstigen Unsinn betreiben.

Woher nimmst du eigentlich deine Weisheiten? Aus der Tätigkeit als 
Modellbahnhofsvorsteher?

von edgarfalke (Gast)


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Woher ich meine Weisheit nehme ?
Al junger Ing. das ist zugegebener Maßen eine Weile her,habe ich 
Power-Dioden
entwickrlt, Die letzen aktiven 12 Jahre beim größten deutscheb 
Chiphersteller
Edgar

von Falk B. (falk)


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@ edgarfalke (Gast)

>Woher ich meine Weisheit nehme ?
>Al junger Ing. das ist zugegebener Maßen eine Weile her,habe ich
>Power-Dioden
>entwickrlt, Die letzen aktiven 12 Jahre beim größten deutscheb
>Chiphersteller

;-)
Hast du die Beschriftung aufgemalt? Oder die Dinger eingepackt?
Von Halbleitern und LEDs und deren praktischer Schaltungstechnik 
verstehst du nicht nichts.

(Hmmm, Gastbeitrag, kann natürlich ein schöner Trollbeitrag sein)

von Kinobesucher (Gast)


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Uiiii....Es wird Spannend....... (Popcorn hol)

von Edgar Falke (Gast)


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An alle,
zu den Kritiken die zu meinen Beitrag LED-ZD eingegangen sind, bedarf es 
eines Kommentars.
Vorweg ich bin der Meinung dieses ist ein Forum, bei dem,wenn jemand 
eine Frage hat,er  einen Lösungsvorsachlag für den Einzelfall bekommt 
und nicht der Meinungsaustausch außerhalb der Arbeitstelle von 
Super-Profis.
Jetzt zu den Kritiken.
Da gibt es 2 diametrale Betrachtungsweisen wie in diesem Fall, wo ein 
etwas ungewöhnnlicher und gewagter Vorschlag gemacht wurde.

Die eine Seite ist,der hat ja von Halbleitern/Schaltungstechnik und 
Elektronik keine Ahnung, der soll die fragen die etwas vom Strom 
verstehen und damit ihr Geld verdienen.
Die andere Seite, da ist ein ausgebuffter Profi, der die Parameter und 
Kennlinien der Halbleiter Bauelemente rauf und runter kennt, sogar aus 
dem
ff weiß, wie sie hergestellt werden und jetzt zwei mit einander gekonnt 
verheiratet.
Neue Kritik , nur Gück gehabt und gebastelt,
auf die Frage warum es nicht funktionieren soll,kommt die Antwort: dem 
Gefühl nach kann das nicht funktionieren.
Erprobungsergebnisse und Messresulte nicht vorhanden.Aber es kann nicht 
funktionieren
Nur als Anmerkung:von der Lehre bis zur Pensionierung habe ich nicht vom
Strom sondern 49 Jahre von der Elektronik sehr gut gelebt
Immerhin hat mich mein Arbeitgeber für mein Wissen und Können so 
entlohnt,
das meine Netto Rente heute höher ist als das Bruttogehalt vieler noch 
aktiver Ing. und Physiker
Dieser Beitrag ist zum Überdenken, mit der Bitte nicht vorschnell über 
jemanden urteilen, dessen Werdegang Ihr nicht kennt

Mit freundlichem Gruß
Edgar

von Chris K. (dexter86)


Angehängte Dateien:

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So... zum Zeitpunkt meines Urspruenglichen Beitrags habe ich das Projekt 
aus pausiert weil mir die Bastellust ausgegangen war. Nun würde ich das 
Projekt gerne wieder aufnehmen.

Ich stehe trotz der guten Tipps aus diesem Beitrag immer noch vor der 
Frage wie ich die Widerstände dimensionieren soll bzw. wie ich das 
berechnen kann.

Ich habe mir den Artikel zu LED Matritzen gründlich durchgelesen und 
habe ihn auch grundsätzlich verstanden. Was die Berechnung angeht so ist 
der Artikel für mich allerdings doch wieder zu abstrakt. Es fällt mir 
Schwer die dort erwähnten Formeln und Regeln auf meinen konkreten Fall 
zu Übertragen.

Ich habe hier noch einen Schaltplan angehängt auf dem zu sehen ist, wie 
die Matrix aussieht und wie sie angesteuert wird. Eine Sache stimmt 
nicht ganz die ULN2003A sind bei mir UDN2981A.

Ich werde jetzt auf jeden Fall die Widerstände auf die Annodenseite 
bringen. Bei mir wird die Annodenseite ein kontinuierliches Signal 
abgeben. Die Kathodenseite wird gemultiplext. In meinem Fall wohl 1:11, 
da ich 11 Spalten habe. Außerdem habe ich das Datenblatt der verwendeten 
LEDs angehängt.

Ich würde mich freuen, wenn mich nochmal jemand auf den richtigen Weg 
bringen könnte.

Viele Grüße

Chris

von Versuch (Gast)


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Zu einer Zeit kann in einer Zeile doch nur eine LED an sein,, da ja die 
Spalten durchgetackert werden. Also die Berechnung des Vorwiderstandes 
wie für eine LED aber mit hohem Strom, damit sie heller leuchtet. Nach 
ergoogltem Datenblatt sind das absolut maximal 100mA bei 10% duty cycle.

In einer Spalte können aber mehrere LEDS an sein. Da kann aber der 
74HC595 nicht mal eine vernünftig treiben.

von Chris K. (dexter86)


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Okay, klingt logisch. Die Bauteile an der Kathodenseite müssen das also 
auch aushalten.

Ich habe mir die Widerstände jetzt mal so berechnet dass ich mit 90ma 
Pulsstrom / LED auskomme. Habe das mal mit 90/11 = 8,2mA getestet das 
sollte also auch hell genug sein.

Jetzt muss also an Kathodenseite das Shiftregister im schlimmsten Fall 
900mA aushalten. (Nicht besonders wahrscheinlich in meinem Fall, aber 
trotzdem denkbar).

Kann man jetzt vor die Shift-Register auf Kathodenseite noch 
Transistoren oder etwas ähnliches schalten die umgekehrt zu den 
Transistoren auf Anodenseite funktionieren?

Wo also die 900mA nicht durch das Shift-Register sondern durch den 
Transistor abfließen?

von Helge A. (besupreme)


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